桿件的內(nèi)力分析

1材料力學(xué)III第二章桿件的內(nèi)力分析22.1內(nèi)力、截面法2.2軸向拉壓桿的軸力、軸力圖2.3軸的扭矩、扭矩圖2.4彎曲內(nèi)力剪力圖與彎矩圖第2章桿件的內(nèi)力分析3重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)力概念內(nèi)力符號(hào)規(guī)定截面法4內(nèi)力?外力:2.1內(nèi)力、截面法構(gòu)件工作時(shí)，總要受到力的作用，例如：相鄰的其他構(gòu)件施加給該構(gòu)件的作用力作用在構(gòu)件上的載荷構(gòu)件自重支座約束力5外力:6按外力作用的方式分類體積力：連續(xù)分布于物體內(nèi)部各點(diǎn)的力。如重力和慣性力表面力：連續(xù)分布于物體表面上的力。如油缸內(nèi)壁的壓力，水壩受到的水壓力等均為分布力若外力作用面積遠(yuǎn)小于物體表面的尺寸，可作為作用于一點(diǎn)的集中力。如火車輪對鋼軌的壓力等分布力：集中力：外力及其分類7按外力與時(shí)間的關(guān)系分類載荷緩慢地由零增加到某一定值后，就保持不變或變動(dòng)很不顯著，稱為靜載。靜載：動(dòng)載：載荷隨時(shí)間而變化。如交變載荷和沖擊載荷交變載荷沖擊載荷外力及其分類8定義：指由外力作用所引起的、物體內(nèi)相鄰部分之間分布內(nèi)力系的合成（附加內(nèi)力）。內(nèi)力內(nèi)力：相鄰部分之間產(chǎn)生的相互作用力。桿件橫截面上的內(nèi)力：橫截面上各點(diǎn)的分布力向截面形心簡化后的合力與合力矩。9

內(nèi)力隨是外力的變化而變化，當(dāng)內(nèi)力達(dá)到某一極限時(shí)，構(gòu)件即發(fā)生破壞。內(nèi)力的特點(diǎn)：①內(nèi)力完全由外力引起的，并隨外力改變而改變。②內(nèi)力若超過材料所承受的極限值，桿件就要斷裂。③內(nèi)力反映了材料對外力有抗力，并傳遞外力。內(nèi)力內(nèi)力的特點(diǎn)10內(nèi)力的符號(hào)？內(nèi)力5kN8kN4kN1kNO外力的符號(hào)：x5kN-8kN4kN1kN給定坐標(biāo)系11內(nèi)力的正負(fù)可否按照外力的方法來規(guī)定呢？內(nèi)力PPPF內(nèi)力外力x給定坐標(biāo)系F=-PPF相互作用力F=+P12內(nèi)力的符號(hào)規(guī)定內(nèi)力PPPF截面正、反面規(guī)定：外法線沿著坐標(biāo)正方向的截面為正面，反之為負(fù)面。內(nèi)力正負(fù)規(guī)定：正面上與坐標(biāo)正方向相同的內(nèi)力分量為正，反之為負(fù)。負(fù)面上與坐標(biāo)正方向相反的內(nèi)力分量為正，反之為負(fù)。13PFPP內(nèi)力此內(nèi)力分量是正還是負(fù)？14如何求解內(nèi)力？內(nèi)力由于內(nèi)力是物體內(nèi)相鄰部分之間的相互作用力,為了顯示內(nèi)力,可應(yīng)用截面法。截面法它是求內(nèi)力的一般方法,也是材料力學(xué)中的基本方法之一。15截面法包括以下三個(gè)步驟：（１）截開：在需要求內(nèi)力的截面處,假想地將桿截分為兩部分；（２）代替：將兩部分中的任取一部分留下,并把棄去部分對留下部分的作用代之以作用在截開面上的內(nèi)力(力或力偶)；（３）平衡：對留下的部分建立平衡方程,根據(jù)其上的已知外力來計(jì)算桿在截開面上的未知內(nèi)力。應(yīng)該注意:截開面上的內(nèi)力對留下部分而言已屬外力了。截面法16由平衡方程:ΣＸ=０,即:Ｎ-Ｐ=０得Ｎ=Ｐ式中,Ｎ為桿件任一橫截面ｍ－ｍ上的內(nèi)力。截面法17內(nèi)力分量18桿件變形基本形式與內(nèi)力之間的聯(lián)系1、軸向拉伸或壓縮在軸力FN的作用下，桿件將產(chǎn)生軸向伸長或縮短。2、剪切變形在剪力FSy或FSz的作用下，桿件各截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。3、扭轉(zhuǎn)變形在扭矩T的作用下，桿件各截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。4、彎曲變形在彎矩My或Mz的作用下，使桿件的曲率發(fā)生變化。192.2軸向拉壓桿的軸力、軸力圖應(yīng)用截面法：1.截２.?。?代FN為一種內(nèi)力,因過軸線,稱軸力。４.平說明:

XXXXFFIIIFIxFN20拉桿的變形是縱向伸長，其軸力為正，稱為拉力。拉力是背離截面的。壓桿的變形是縱向縮短，其軸力為負(fù)，稱為壓力。壓力是指向截面的。軸力FN的符號(hào)規(guī)定:21FN>0FNFNFN<0FNFN軸力FN的符號(hào)規(guī)定:拉為正、壓為負(fù)22

由于“代”是任意方向的，所以可能設(shè)錯(cuò)方向，由平衡方程得到的負(fù)號(hào)只能說明力的方向設(shè)錯(cuò)，而不能說明其受拉還是受壓，為了不發(fā)生符號(hào)的混亂，引入“正向假定內(nèi)力”的方法即假設(shè)所求截面上的內(nèi)力為正注意事項(xiàng)23

當(dāng)桿件受多個(gè)外力作用時(shí)，各段的內(nèi)力將發(fā)生變化，為了明顯地表現(xiàn)出內(nèi)力的大小、正負(fù)，引出內(nèi)力圖取定坐標(biāo)軸取定比例尺標(biāo)出特征值內(nèi)力圖的畫法FN（單位）Ｘ（軸線）軸力圖24①反映出軸力與截面位置變化關(guān)系，較直觀；②確定出最大軸力的數(shù)值及其所在橫截面的位置，即確定危險(xiǎn)截面位置，為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。軸力圖的作用FNx+25例題26外力相鄰的其他構(gòu)件施加給該構(gòu)件的作用力作用在構(gòu)件上的載荷構(gòu)件自重支座約束力27x確定外力28截面法：1.截２.?。?代４.平截面1-1的內(nèi)力x拉力還是壓力？29x截面1-1的內(nèi)力取另一分離體計(jì)算拉力還是壓力？30截面1-1的內(nèi)力取任一分離體計(jì)算所得結(jié)果是一樣的。一般，取外力數(shù)量少的分離體用于計(jì)算。31截面2-2的內(nèi)力x拉力還是壓力？32截面3-3的內(nèi)力x拉力還是壓力？33軸力圖取定坐標(biāo)軸取定比例尺標(biāo)出特征值畫法FN（單位）Ｘ（軸線）34軸力(圖)的簡便求法：自左向右:軸力圖的特點(diǎn)：突變值=集中載荷遇到向左的P，軸力N增量為正；遇到向右的P，軸力N增量為負(fù)。5kN8kN3kN+–3kN5kN8kN軸力圖35

軸力圖特點(diǎn)有集中力F作用處,FN圖有突變,|突變值